химический каталог




НАСАДОЧНЫЕ АППАРАТЫ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

НАСАДОЧНЫЕ АППАРАТЫ, колонные аппараты, предназначенные для интенсификации тепло- и массообмена и обеспечения однородных гидродинамич. условий проведения химический-технол. процессов. С этой целью часть объема НАСАДОЧНЫЕ АППАРАТЫа. заполнена слоями твердых тел различные размеров и формы-неподвижными и подвижными насадками, которые служат для создания развитой поверхности контакта между взаимодействующими потоками в гетерог. системах, главным образом газ (пар)- жидкость.

В НАСАДОЧНЫЕ АППАРАТЫа. неподвижная насадка засыпается на опорные решетки, имеющие отверстия для стока жидкости и прохождения газа (рис. 1). Жидкость подается на насадку сверху при помощи спец. распределит. устройств. По всей высоте насадки равномерное распределение жидкости невозможно, что объясняется т.называют пристеночным эффектом-большей плотностью загрузки насадки в центральное части аппарата, чем около его стенок, вследствие чего жидкость стремится растекаться в направлении от центра к периферии. Для предотвращения этого и улучшения смачивания насадки ее зачастую укладывают не сплошь на всю высоту, а отдельными слоями (секциями) высотой 1,5-3,0 м и под каждым из них, кроме нижнего, размещают направляющие устройства.

Газ и жидкость движутся, как правило, противотоком; в промети используют также НАСАДОЧНЫЕ АППАРАТЫа. с прямоточным (нисходящим) движением фаз при высокой скорости газа (до 10 м/с). В слое насадки жидкость стекает по ее элементам главным образом в виде тонкой пленки, и поверхностью контакта фаз является в основные смоченная поверхность насадки, поэтому НАСАДОЧНЫЕ АППАРАТЫа. можно рассматривать как разновидность пленочных аппаратов. При перетоке жидкости с одного элемента насадки на другой жидкая пленка разрушается, и на нижележащем элементе образуется новая пленка. При этом часть жидкости проходит в виде струй и капель через расположенные ниже элементы насадки, а некоторое количество задерживается в ней вследствие смачивания поверхности и скопления в узких каналах, образуемых соприкасающимися насадочными телами, что приводит к увеличению гидравлич. сопротивления и снижению эффективности массообмена.

РИС. 1. Насадочный аппарат: 1-неподвижная насадка; 2- опорные решётки; 3,4- соответственно распределители и пере распределители жидкости.

В зависимости от скорости газа НАСАДОЧНЫЕ АППАРАТЫа. могут функционировать в следующей гидродинамич. режимах: пленочном, под-висания, эмульгирования и брызгоуноса. Пленочный режим наблюдается при малой скорости газа, а также небольшой плотности орошения насадки (объем жидкости, проходящей через единицу площади поперечного сечения аппарата в единицу времени). В таком режиме скорость газа практически не влияет на количество задерживаемой в насадке жидкости. С возрастанием скорости газа при противотоке фаз сила трения между ними увеличивается, жидкость движется медленнее и быстро накапливается (подвисает) в насадке. В этих условиях, называют режимом подвисания, спокойное течение жидкой пленки нарушается (возникают завихрения, брызги) и газ начинает проходить через слой жидкости в виде пузырьков (см. Барботированиe). В результате межфазная поверхность контакта и соответственно интенсивность массообмена значительной возрастают при одновременном резком увеличении гидравлич. сопротивления.

Накопление жидкости в насадке происходит до тех пор, пока сила трения между поднимающимся по колонне газом и стекающей жидкостью не уравновесит силу тяжести жидкости, находящейся в насадке. При этом наступает режим эмульгирования, характеризующийся инверсией фаз (газ становится дисперсной фазой, а жидкость-сплошной) и образованием газо-жидкостыой эмульсии. Для обеспечения норм. проведения химический-технол. процессов в этом режиме, который отвечает макс. эффективности тепло- и массообмена и одновременно относительно большому гидравлич. сопротивлению, разработаны спец. аппараты с искусственно затопленной насадкой.

В режимах подвисания и эмульгирования целесообразно работать, если повышение гидравлич. сопротивления не играет существ. роли, например в абсорбц. процессах, осуществляемых при высоких давлениях. В НАСАДОЧНЫЕ АППАРАТЫа., действующих при атм. давлении, гидравлич. сопротивление может оказаться недопустимо большим, что приведет к необходимости проводить процесс в пленочном режиме. Поэтому в каждом конкретном случае оптим. гидродинамич. режим можно установить только техн.-экономич. расчетом.

При дальнейшем увеличении скорости газа сила трения между фазами становится больше силы тяжести, жидкость перестает стекать, выбрасывается из насадки (наступает т.называют захлебывание) и выносится из верх. части аппарата в виде брызг газовым потоком (режим брызгоуноса). На практике этот режим не используется.

Для работы с загрязненными газами и жидкостями применяют аппараты с подвижной насадкой, сравнительно легкие элементы которой поддерживаются потоком газа во взвешенном (псевдоожиженном) состоянии. Положение слоя взвешенных элементов фиксируется ниж. (опорной) и верх. (ограничительной) решетками. В аппаратах с несколько слоями насадки верх. решетка нижерасположенного слоя служит опорой для вышеразмещенного. Высота слоя насадки в неподвижном состоянии (без газового потока) 0,2-0,3 м, расстояние между решетками 1-1,5 м. Для улучшения контакта между газом и жидкостью в аппаратах большого диаметра пространство между решетками разделяют вертик. перегородками на прямоугольные или секторные отсеки. С целью улучшения распределения жидкости и уменьшения брызгоуноса предложены конич. аппараты, в которых сечение возрастает по ходу газа. Аппараты с подвижной насадкой могут функционировать при больших скоростях газа без захлебывания и обеспечивают более высокий коэффициент массопередачи, однако характеризуются большим гидравлич. сопротивлением, значительной брызгоуносом и износом насадочных тел.

Для эффективной работы НАСАДОЧНЫЕ АППАРАТЫа. насадки должны удовлетворять следующей основные требованиям: иметь большую поверхность, хорошо смачиваться орошающей жидкостью, оказывать малое гидравлич. сопротивление газовому потоку, равномерно распределять орошение, быть стойкими к химический воздействию газа и жидкости, обладать малой материалоем-костью и высокой механические прочностью, иметь невысокую стоимость. Насадочные тела изготовляют обычно из металлов, стекла, керамики, пластмасс, дерева и загружают в аппараты навалом (нерегулярные насадки) либо укладывают или монтируют в определенном порядке, в частности в жесткую структуру (регулярные насадки).

Осн. характеристики насадок-удельная поверхность и свободный объем. Под удельная поверхностью f понимают суммарную поверхность всех насадочных тел в единице объема аппарата (м23). Чем больше f, тем выше эффективность работы насадки, но больше гидравлич. сопротивление и меньше производительность. Свободная объем e-суммарный объем пустот между насадочными телами в единице объема аппарата (м33). Для непористой насадки е определяют, как правило, заполнением ее объема водой. Отношение объема воды к объему, занимаемому насадкой, дает величину e. Чем она больше, тем выше производительность, меньше гидравлич. сопротивление и эффективность насадки. Поскольку при тепло- и массообмене количество переносимых компонентов газа и жидкости или теплоты пропорционально поверхности контакта фаз, целесообразнее пользоваться мелкими насадками (размеры 20-30 мм), имеющими большую удельная поверхность. Коэф. массопередачи также, как правило, больше при наличии мелкой насадки. Однако с уменьшением размеров насадочных тел ухудшается их смачивание и уменьшается доля активной поверхности насадки, участвующая в массообмене. В мелких насадках эффективно смоченной бывает менее 50%, а иногда даже менее 10% всей поверхности. В крупных, особенно регулярных, насадках степень смоченности может достигать почти 100%.


Рис. 2. Некоторые типы насадок: 1-5- кольца соответственно Рашига, Лессинга, с крестообразной перегородкой, Палля, Ба-рада; 6, 7-седла соответственно Берля и Инталлокс; 8-розетка Теллера; 9-хордовая; 10-керамические блочные; 11-из перфо рированных металлических листов (Спрейпак); 12-Зульцера; 13-Стедмена; 14-Гудлоу; 15-складчатый кубик.


Элементы нерегулярных насадок выполняют в виде колец, спиралей, роликов, шаров, полусфер, седел и др. (рис. 2). Наиб. распространены кольца Рашига с высотой, равной диаметру. Известны модификации этой насадки с лучшими характеристиками, например кольца Палля и Лессинга. Среди седловидных насадок особенно широко применяют седла Берля, а также насадки Инталлокс. В лабораторная условиях используют насыпные сетчатые насадки типа колец Барада, пластмассовые розетки Теллера, насадки из проволочных геликоидов. В ряде случаев применяют кусковые насадки из кокса, кварца и т. д. Для аппаратов с подвижной насадкой, как правило, используют полые или сплошные шары из полиэтилена и др. пластмасс, а также из пористой резины.

Регулярные насадки в отличие от нерегулярных характеризуются низким гидравлич. сопротивлением и более высокой пропускной способностью. Простейшая регулярная насадка-хордовая, представляющая собой ряд деревянных брусьев, закрепленных на некотором расстоянии друг от друга. Плоскопараллельная насадка изготовляется в виде набираемых из металлич. листов пакетов, обычно устанавливаемых один на другой "крест-накрест". Сетчатые насадки может быть пакетными (типа Зульцера и др.) и складчатыми, например в виде кубиков. Значительно проще в изготовлении, монтаже и эксплуатации рулонные сетчатые насадки типа Гудлоу, Стедмена и т. п., выполненные из сетчатых лент спец. плетения либо из гофрированной сетки, которая скатана в рулон диаметром, равным диаметру аппарата. Использование таких насадок позволяет существенно снизить влияние пристеночного эффекта и упростить сборку НАСАДОЧНЫЕ АППАРАТЫа.

Трубчатые регулярные насадки-пучки вертик. труб, которые касаются друг друга стенками или закрепляются в трубных досках с определенным шагом. Применяют также насадки, собираемые из гофрированных лент с противоположным наклоном гофр на смежных лентах. Эти типы насадок обладают сравнительно большой материалоемкостью, поэтому их иногда заменяют керамич. сотовыми блоками. В вакуумной ректификации используют объемные насадки из гофрированных листов, размещенных горизонтально, или просечно-вытяжного листа. В слое насадки небольшой высоты соседние листы укладывают гофрами перпендикулярно один другому, как в случае гофрированной сетчатой насадки.

Разновидность НАСАДОЧНЫЕ АППАРАТЫа.-тарельчато-насадочные аппараты, в которых размещены с зазором чередующиеся слои насадок и тарелки (см. также Тарельчатые аппараты). При использовании в таких аппаратах, например, провальных тарелок и насадок из гофрированных лент обеспечиваются равномерное распределение жидкости и высокая эффективность тепло- и массообмена в широком диапазоне нагрузок по газу и жидкости при незначительной брызгоуносе.

НАСАДОЧНЫЕ АППАРАТЫа. обладают высокими разделительной способностью смесей на компоненты и производительностью, а также сравнительно низким гидравлич. сопротивлением, просты в изготовлении, надежны в работе. Недостатки: трудность отвода теплоты, выделяющейся при контакте взаимодействие потоков, и плохая смачиваемость насадки при малых плотностях орошения. НАСАДОЧНЫЕ АППАРАТЫа. широко применяют в лабораторная практике, химический и смежных отраслях промышлености для проведения химический (см. Реакторы химические), тепловых (см., например, Абсорбция, Градирни, Ректификация, Теплообмен)и массообменных (см. Газов очистка, Пылеулавливание, Туманоулавливание)процессов, сепарации брызг из газовых потоков (см., например, Каплеулавливание)и т.д.

Литература: Олевский В. М., Ручянский В. Р., Ректификация термически нестойких продуктов, М., 1972; Рамм В.М., Абсорбция газов, 2 изд., М., 1976; Коган В. Б., Харисов М.А., Оборудование для разделения смесей под вакуумом, Л., 1976; Кафаров В. В., Основы массопередачи, 3 изд., М., 1979; Вибрационные массообменные аппараты, М., 1980; Заминян А. А., Рамм В.М., Абсорберы с псевдоожиженной насадкой, М., 1980; Марценюк А. С., Стабни-ков В. НАСАДОЧНЫЕ АППАРАТЫ, Пленочные тепло- и массообменные аппараты в пищевой промышленности, М., 1981; Справочник азотчика, 2 изд., М., 1986.

В. М. Олевский.

Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
курсы холодильщиков в краснодаре
htvjyn rfbnfkbpfnjhjdcfj
колонки напрокат
кресло престиж кожзам

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(03.12.2016)